【正文】 便、功耗低等優(yōu)點，以及節(jié)省人力、遠程監(jiān)控、遠程維護的功能。 雖然現(xiàn)在只有 部分 城市采用了 遠程抄表 ，但全國全面建設的號角已經(jīng)吹響，很多的大中型城市已經(jīng)開始全面部署。 Gas meter。機械式只能由人工抄表 ,這種落后的抄表方式 ,消耗大量的人力、物力 ,而且采集數(shù)據(jù)的時間跨度大、采集數(shù)據(jù)的準確度低。要能實現(xiàn)自動抄表 ,則要求煤氣表必須為數(shù)字式的 ,且需具備一定的通信功能。 與現(xiàn)有的眾多智能抄表系統(tǒng)相比，本設計方案具有如下獨到的優(yōu)點：免去在住戶單元樓內(nèi)和室內(nèi)布置數(shù)據(jù)采集專用通信線路的麻煩，降低了成本，而且無線傳輸中干擾也比有線傳輸要少，即在一定程度上提 高了前端數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)目煽啃裕挥行Ю昧素S富的現(xiàn)有電力線網(wǎng)絡資源，符合創(chuàng)建節(jié)約型社會的要求，具有很重要的現(xiàn)實意義。功率上可以滿足系統(tǒng)需要，不需要更換電源，但是，煤氣 表要求不能斷電，以保證數(shù)據(jù)的正常存儲和用戶的正常使用，這一點此方案不能滿足要求。 51 單片機是 8 位單片機中應用范圍比較廣的一類單片機。 PIC 是數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線（ Harvard）結構 ,并且 使用精簡指令集（ RISC） ，它具有尋址方式簡單和代碼壓宿率高，功耗低，驅(qū)動能力強，應用平臺界面友好、開發(fā)方便，程序存儲器版本齊全等優(yōu)點并且內(nèi)部自帶有 256 字節(jié)的 EEPROM[1]。 總上，因為本設計功能復雜。干簧管由于不需要供電，它對一般的電磁干擾不敏感 ,，雖然干簧管的機械觸點有疲勞壽命的問題，但質(zhì)量較好的高性能觸點干簧管壽命可達 108 次。這種傳感形式一般是在在基表旋轉(zhuǎn)部件上加裝一面反射鏡面，在與反射鏡面相對應的部位安裝一個光電傳感器，當旋轉(zhuǎn)部件上的鏡面轉(zhuǎn)至傳感器位置時，傳感器就產(chǎn)生 光電感應，發(fā)出一次脈沖信號。 通過比較以上三種方法，我們不難看出，采用干簧管傳感型是比較理想的傳感器。而且應用在廚房。但占用 I/O 口較多。不需實時掃描且反應迅速。 顯示模塊 顯示模塊是本設計中比較重要的的部分。這種顯示器有共陰和共陽極兩種。這種結構使使用上方便、便于大規(guī)模生產(chǎn)。根據(jù)需要，可利用兩種方案實現(xiàn)。該方案具有硬件電路簡單的特點，但當單片機不上電，程序?qū)⒉粓?zhí)行。為保證時鐘在電網(wǎng)電壓不足或突然掉電等突發(fā)情況下仍能正常工作，芯片內(nèi)部包含鋰電池。 山東輕工業(yè)學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 6 串口解決方案 PIC18F458 單片機只 有一個全雙工的串行通訊口， 本設計 GSM 和打印機分別各需要 一個串口。 因為 GSM 對串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性要求更高。 方案二：采用單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 可以使電路變得簡單，可靠。目前已建成的覆蓋全國的 GSM 數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)，是我國公眾移動通信網(wǎng)的主要方式。 數(shù)據(jù)存儲器 本系統(tǒng)需要存儲一些重要數(shù)據(jù)。它采用 IIC 協(xié)議通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。 PICC 中都有現(xiàn)成的讀寫函數(shù)。 山東輕工業(yè)學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 7 第三章 系統(tǒng)硬件設計 硬件總體結構 M C U 微 型 控 制器 P I C 1 8 F 4 5 8 G S M 短 信 接 收和 發(fā) 送 模 塊D S 1 3 0 2 實 時 時鐘 模 塊L C 7 4 6 1 紅 外 鍵盤 模 塊L C D 液 晶 顯 示模 塊手 動 開 煤 氣 閥 模 塊 開 閥 熄 火 檢 測 模 塊 傳 感 器 脈 沖 計 數(shù) 模 塊自 動 手 動 開 閉 通 風 扇 模 塊 打 印 機 模 塊室 內(nèi) 煤 氣 含 量超 標 報 警 模 塊太 陽 能 蓄 電 池 供電 整 流 濾 波 模 塊E E P R O M 存 儲模 塊 圖 31 硬件總體結構圖 PIC 18F458 單片機簡 介 高性能 RISC CPU ? 高達 32K 的程序存儲器。 ? 16位寬指令， 8 位寬數(shù)據(jù)通道。 ? 3個外部中斷引腳。 ? 定時器 TMR3： 16 位定時器 /計數(shù)器。 比較單元： 16 位，最大分辨率為 100 ns（ Tcy）。 可選擇 PWM 極性。 ? 可尋址的 USART 模塊：支持中斷地址位。 ? 可編程的低電壓探測模塊（ LVD）：支持低電壓檢測時產(chǎn)生中斷。 ? 與 CAN 版本相一致： 29 位校驗符； 8 字節(jié)信息長度。 ? 接收過濾器具有優(yōu)先級配置。 ? 帶有片內(nèi) RC 振蕩器的監(jiān)視定時器 (WDT)。 ? 通過 2個引腳可進行在線串行編程（ ICSP） FLASH 技術 ? 低功耗、高速增強型 FLASH 技術。 本設計采用干簧管傳感器。 只需將傳感器的信號輸出端接入單片機的 RB2 端即可， RB2 是單片機的外部中斷輸入引腳，通過脈沖觸發(fā)進行計數(shù)，從而達到計量煤氣流量的目的。當可燃性氣體或煙霧濃度達到一定值后 ,氣敏傳感器 C、 D 間電阻值迅速減小 ,從 D 端輸出較高的電平 [5]。 山東輕工業(yè)學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 11 圖 33 開閥熄火檢測報警電路 通風扇控制電路 風扇的供電電壓為 220V交流電，本設計要實現(xiàn)單片機對排氣扇開閉的控制，采用了光電耦合和繼電器控制。 圖 35 電磁閥控制電路 紅外鍵盤模塊設計 通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應用編 /解碼專用集成電路芯片來進行控制操作。這種遙控碼具有以下特征： 采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進制的 “0” ；以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進制的 “1” ,見 圖 39。 當遙控器上任意一個按鍵按下超過 36ms 時， LC7461 芯片的振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一個特定的同步碼頭，對于接收端而言就是一個 9ms 的低電平 ,和一個 的高電平，這個 同步碼頭可以使程序知道從這個同步碼頭以后可以開始接收數(shù)據(jù)。 LT0038 是塑封一體化紅外線接收器，它是一種集紅外線接收、放大、整形于一體的集成電路，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與 TTL電平信號兼容的所有工作，沒有紅外遙控信號時為高電平，收到紅外信號時為低電平，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸 ，見圖 311。 本次設計的電源電路如圖 312。 通過簡單的串行接口與單片機進行通信。 DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需用到三個口線 1： RES 復位； 2： I/O 數(shù)據(jù)線； 3： SCLK 串行時鐘。 (2)31個 8位暫存數(shù)據(jù)存儲 RAM。 (6)讀 /寫時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時有兩種傳送方式單字。 (9) 與 TTL 兼容 Vcc=5V。 DS1302 硬件連接 除了正常的時鐘電路連接外，本設計 的硬件電路中加入了掉電保護以保證時鐘掉電后的正常運行。 電路圖如圖 315 所示 ： 山東輕工業(yè)學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 18 圖 315 LCD 液晶顯示電路圖 OCMJ4X8C 中文模塊可以顯示字母、數(shù)字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。 D 型串口 DB9 芯孔座，引腳序號如圖 316。 硬件電路只需 用一個串口與 RDD系列微打串口相連。利用現(xiàn)有 GSM網(wǎng)絡傳送數(shù)據(jù)具有很多優(yōu)勢。以及相應的數(shù)據(jù)線或是紅外線適配器。這種方法實現(xiàn)起來簡單，所需資源少，但對于網(wǎng)站及網(wǎng)絡的依賴性太強，不適用于項目開發(fā)。它與話音傳輸及傳真一樣同為 GSM 數(shù)字蜂窩移動 通信網(wǎng)絡提供的主要電信業(yè)務。每個短消息的信息量限制 140 個 8位組（ 7比特編碼） 140 個英文字節(jié)或70 個中文字符。 短消息業(yè)務是 GSM 系統(tǒng)中唯一不需要建立端到端業(yè)務通道服務。因此可以在任何時候發(fā)送或接收短消息的傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元TPDU(Transport Protocol Data Unit)， 無論話音或數(shù)據(jù)通信是否正在進行 [13]。 共有三種 模式 來 控制 SMS短消息的 發(fā)送和接收： Block Mode, 基于 AT 命令的 Text Mode 和 基于 AT 命令的 PDU Mode。 PDU 編碼 本設計主要用到了 PDU Mode 模式。發(fā) 送和接收的 PDU 串，結構是不完全相同的。Bit7編碼用于發(fā)送普通的 ASCII字符，從 0x00到 0x7f,可以表示 128個字符。實現(xiàn)方法是：將第二個字符的最后一位，補充到第一個字符的前面第一位，第三字符的后兩位，補充到第二個字符的前兩位，依次類推，就可得到相應的字符串。 UCS2編碼用于發(fā)送 Uni— 字符。在 MS收到網(wǎng)絡發(fā)來的短消息時，能夠通過串口發(fā)送給 DTE，反過來， DTE可以向 MS發(fā)送各種命令。 ATamp。AT+CMGF?”指令判斷當前的模式。如果有新的短消息來到，自動返回下列提示： +CMTI：“ SM”， [index]，此時利用AT+CMGR=[index]可讀出短消息 AT +CMGR Read SMS message(讀短消息 )如果讀取成功， PDU 格式下返回 +CMGR：O， ” “ ， [id][content]。 PDU 串表面上是一串 ASCII 碼，由‘ 0’ ‘ 9’、 ‘ A’ ‘ F’這些數(shù)字和字母組成。 發(fā)送： SMSC 號碼為＋ 8613800531500，對方為 15098963256，短信內(nèi)容為“歡迎使用”，其 Pdu 串可以為： 08 91 683108501305F0 11 00 0B 91 685190983652F6 00 08 00 08 6B228FCE4F7F7528。 本設計采用的是西門子公司產(chǎn)的 TC35T/TC35iT 的 GSM 模塊。 。根據(jù)所選擇的算法，制定出運算的步驟和順序，把運算過程畫成程序的流程圖。對于單片機來說，沒有自開發(fā)的功能，需要使用仿真器，在仿山東輕工業(yè)學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 26 真器上以單步、斷點、連續(xù)方式試運行程序，對程序進行測試，排除程序中的錯誤。 山東輕工業(yè)學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 27 主函數(shù)流程圖 主 函 數(shù) 各 部 分 初 始 化開 始 畫 面液 晶 模 塊 初 始 化定 時 器 0 初 始 化定 時 器 1 初 始 化定 時 器 2 初 始 化U A R T 1 初 始 化開 始U A R T 2 初 始 化G S M 初 始 化紅 外 鍵 盤 初 始 化讀 單 價 , 讀 兩 組 手 機號 碼 和 中 心 號 碼按 鍵 掃 描按 鍵 處 理改 號 碼 標 志讀 號 碼清 標 志 位是1否1G S M 處 理向 管 理 員 發(fā) 送 帶 數(shù) 據(jù)信 息 的 短 信 息s e n d _ t o _ g s m ( ) 。本設計存儲量不大，用 PIC 內(nèi)部自帶的 EEPROM 足夠使用，因些采用內(nèi)部存儲，具體流程圖如下： 山東輕工業(yè)學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 29 讀 取 當 月 用 量讀 取 總 用 量當 月 用 量 = 當 月 用 量+ 當 前 用 量總 用 量 = 總 用 量 + 當前 用 量存 儲 當 月 用 量存 儲 總 用 量開 始結 束 圖 43 煤氣用量存儲流程圖 用戶查詢當月用量、上月用量、總用量，打印機打印各種用量， GSM 傳 送各種用量數(shù)據(jù)都需要調(diào)用相應的查詢及 EEPROM 讀取程序，具體流程圖如下： 山東輕工業(yè)學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 30 得 到 讀 當 月 用 量 指 令讀 當 月 用 量 存 入 數(shù) 組 1得 到 讀 上 月 用 量 指 令讀 當 月 用 量 存 入 數(shù) 組 2得 到 讀 總 用 量 指 令讀 總 用 量 存 入 數(shù) 組 3開 始結 束 圖 44 查詢用量及讀取數(shù)據(jù)流程圖 紅外健盤軟件設計 紅外健盤應用方便，穩(wěn)定。各處的設計都作了精心的考慮。 紅外遙控按鍵說明： 表 51 按鍵功能表 主退出 /時鐘和煤氣表切換 氣閥開閉 1/風扇開閉 2 3 4 5/鬧鈴開閉 6 7 8 9 0 上翻 功能設置 查詢用量 后退 /左移 下翻 /右移 進入 /確認 各功能詳細介紹 （ 1）煤氣流量計數(shù)與查詢功能 通過單片機采集煤氣傳感器輸出的方波來計煤氣的用量。進入查詢界面。它會實時顯示當前有年、月、日、時、分、秒、星期。 做飯時因為疏忽或忙碌而忘記時間，導致把菜做糊或把飯燒焦是常有的事。 圖 57 鬧鈴設置界面 （ 4）本設計可存儲兩組號碼，分別是管理員號碼和用戶